草在深圳水径大型矿山群水土生态修复中的应用

来源：《中国水土保持》杂志2021年12期（12月5日出版）

作者：黄成燕1，王佐成2，胡荣1，孙发政1

摘 要深圳水径大型矿山群区域面积171.3万㎡，生态修复面积119.6万㎡，生态修复工程与场平主体工程同步推进，历时13年。草是生态修复的先锋植物和植物群落的重要组成部分，在矿山生态修复中具有不可或缺性，特别是在生态修复初期，草本植物生长快速，可保持水土，为后续乔灌木生长及野生植物繁衍创造相对较好的立地条件。在矿山群不同类型的生态修复中，技术上难易程度差异较大。草本植物的研发与创新应用，使生态修复难度较大的治理区最终均实现了复绿。草本植物在水径石场群生态修复中的创新性应用包括组合喷草技术、植物营养体喷混技术、先锋短命草种技术、生物砖排水技术、动态采种利用技术、山塘水源自流滴灌技术等。

关键词矿山治理；生态修复；水土生态；草本植物；应用；深圳

人与自然的关系追根溯源归结为人与水的关系、人与土的关系、人与植被的关系，即人与水土生态的关系。人类生产与建设不断地改变和破坏自然水土生态，但同时也在建立新的人工水土生态。矿山开采及其生态修复，是人类破坏自然水土生态、建立新的人工水土生态的典型之一。

深圳是我国最早的经济特区，城市开发强度之大、速度之快，在全国是少有的。因此，城市水土流失、生态破坏等问题非常突出，较早地遇到、并较早地开展了边坡研究和治理实践，取得了一系列的经验和成果。据2000年统计，深圳市遗留各类裸露山体边坡达669处，不仅造成严重的水土流失，还严重影响城市生态景观。这些裸露边坡大部分属于岩质边坡，无土、缺水、少肥，生态修复难度较大。通过大规模的攻关研究和实践探索，涌现出了客土喷播、喷混植生、组合喷草、植生槽、挂笼砖、生物砖排水等实用技术，并综合运用不同治理技术组合，实现边坡治理效果的最佳化。

深圳水径大型矿山群位于深圳市龙岗区布吉街道西北侧，布龙公路南侧，清平高速横穿而过，总面积171.3万㎡，处于深圳市中心半小时交通圈内，交通便捷，区位优势明显，寸土寸金。石场群整治前，已露天开采多年，其开采范围内山体破碎、坡高壁陡、黄土裸露、尘土飞扬，对周边已建成街区的安全和环境影响极大。2006年8月，深圳市规划部门形成了规划指引，确定了整体场平整治方案，按照场平整治—生态修复—规划建设三个环节，保护和开发利用该片区土地资源。

深圳水径石场群分为3个区，即清平高速以西为西区，位于生态控制线以内；清平高速以东分为东北片区和东南片区，是主体工程整治区域，包括振兴、罗定、保罗、水径第五、华兴石场等，加上周边一并场平，整治和生态修复面积119.6万㎡。2008年7月，深圳市大自然生态园林技术有限公司进场，与场平主体工程同步推进生态修复施工。至2021年底，主体场平工程已基本完成，矿山群的生态修复施工也经历了13年，规模和年限均属深圳之最，在生态修复的技术、路线、方法、理念、管理等方面，形成了诸多新的认知和体会。下面从水土生态视野就草本植物在该矿山群生态修复中的应用成效、施工方法、创新亮点等作一介绍，供交流、借鉴。

1 水径矿山群自然概况及整治前后的水土生态

1.1 自然概况

水径矿山群地处低山丘陵区,属南亚热带海洋性季风气候，夏季受东南季风的影响,高温多雨;冬季受东北季风和东北信风以及北方寒潮的影响,干旱稍冷。全年平均气温22.4 ℃，最高月均气温为28.1 ℃,最低月均气温为 12.1℃,极端最高气温36.6 ℃,极端最低气温1.4℃,10 ℃以上年均积温8 107 ℃,全年无霜。雨量充沛,年均降水量为1 948.4 mm,最高年份达2 662.2 mm。降雨主要集中在每年的5～9月,期间也是台风季节，尽管正面登陆的台风年均不到1次,但由于从周边经过的台风会给本区带来暴雨或大雨,从而导致本区5～9月降雨量超2 000 mm。年均相对湿度为79%;年均蒸发量1 755.4 mm；年均辐射热达523 kJ/cm2,年均日照时数2280.9 h。

1.2 整治前的水土生态

石场群母岩主要为花岗岩，土壤为赤红壤，海拔18～210 m。赤红壤的表土为灰黄色或棕红色,有机质含量1.38%～5.25%,其中砂粒与石砾含量较大,为砂质壤土,粒状结构,pH值4.35～5.54。在东北片区西侧、清平高速东侧山坡脚下有一座山塘。

高温多雨的南亚热带海洋性气候、优越的自然条件,适宜各类植物生长。地带性植被属南亚热带常绿阔叶林。由于矿山群开采多年，大部分区域表土已被剥离，区域植被覆盖率较低，森林植被已荡然无存，剩余山坡植被类型为次生林、人工林，主要有马占相思纯林、荔枝林、桉树林。主要植物有：马占相思（Acacia mangium）、桉树（Eucalyptus robusta）、荔枝（Litchi chinensis）、桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa）、野牡丹（Melastoma candidum）、马缨丹（Lantana camara）、簕杜鹃（Bougainvillea glabra）、铁芒萁（Dicranopteris linearis）、类芦（Neyraudia reynaudiana）等。

1.3 整治后的水土生态

根据2006年8月深圳市规划部门形成的规划指引，确定矿山群整体场平整治方案，分为3个区，即清平高速以西为西区，已建成市政环卫处理设施；清平高速以东为东北片区和东南片区，是主体工程整治区域，边坡防护和生态修复业已完成。场平后的大面积土地，寸土寸金，将用于城市建设。由于矿山群位于深圳市经济重镇布吉街道，因此整治后的土地必须及时生态复绿，恢复自然景观，防止水土流失和风沙扬尘。原来的自然水土生态，改变为人工水土生态，进而再改变为城市建设用地，这也是绿水青山变为金山银山的方式之一。

2 水径矿山群整治后草本植物在生态修复中的应用成效

在矿山群不同类型的生态修复中，技术上难易程度差异较大。挖方边坡中，岩质边坡陡立，坡度甚至大于70°，采用创新的植物营养体喷混技术，实现了复绿效果。整治后的平坦土地，含砂量高，部分覆洗砂后的尾渣，所以，这部分平坦土地的复绿，难度很大，并非常规绿化。通过反复试验和不断创新，最终也实现了复绿效果。在整个生态修复的过程中，不同时期、不同边坡、不同质地的生态复绿效果，有所差异，主要表现在草灌乔植物群落的组分上差异较明显。比如，弃土场早期植被以草本植物为主，后期以乔木为主；风化石质边坡早期植被以草本植物为主，后期以灌木为主；而陡立的石质边坡植被，一直以草本植物为主。总之，矿山群生态修复成效显著，达到保水土、护边坡、景观自然、生态良好的预期目标，见表１。

3 草本植物在水径矿山群生态修复中的几项创新应用

3.1 组合喷草技术

组合喷草技术为国家发明专利，将草种及穗秆混合物、肥料、纸浆、水混合搅拌均匀制成喷播物料，用轻巧的汽油抽水机将容器内的喷播物料喷射到边坡或台地上，定期养护,至裸露坡面或台地长满草被。在山高路远、道路不通的情况下，一般喷草设备无法进场施工，此组合喷草技术具有显著优势，可以克服此困难。此外,容器内喷播物料的搅拌，采用空压机吹气的方法，搅拌高效均匀，大大降低了人工成本。这项技术，3个工人每天能喷播植草1.5万㎡，效率很高。

3.2 植物营养体喷混技术

该矿山群边坡最高处高差达140 m，从上到下大致可分为土质边坡、风化岩质边坡和岩质边坡。岩质边坡稳定性好，主体工程没有做防护措施。岩质边坡处于山坡的底部，局部坡度大于70°，十分陡峭，是公认的喷混植生方法无法复绿的边坡。深圳暴雨天气相对较多，由于植物种子发芽和成株缓慢，喷混植生方法喷混的营养土，极易被雨水冲刷脱落，这是70°以上的边坡采用喷混植生方法不能成功的主要原因。以往的做法是在坡面上加筑V型槽、种植槽等，在槽内回填种植土，再栽种苗木绿化，这样做显然成本高、成效低。而新鲜植物枝条在坡面上能很快长出新的植株，并且其根系发达，能有效地保护边坡上喷混的营养土，因此受雨水冲刷影响较小。经研究，将喷混植生方法中常用的植物种子，部分改用本土新鲜植物枝条，喷混前将新鲜植物枝条安放在边坡上，然后再喷播营养土混合物，使边坡上安放的新鲜植物枝条全部被营养土覆盖。新鲜植物枝条很快长出新芽和新的植株，能快速绿化岩质坡面。

3.3 先锋短命草种技术

深圳冬季气温一般都在10℃以上，仍然可以进行生态修复施工，只是喷播的草种发芽和生长缓慢。但对于冷季型草种如黑麦草（Lolium perenne）等，情况就不一样了。黑麦草生长速度快，7天便可发芽见绿，20多天即可形成绿色草地，发挥保水、固土、防尘作用，改善景观。水径矿山群的生态修复工程利用了黑麦草的这些特性，在正常草种配比的情况下，冬季施工时添加一些黑麦草种子，复绿效果非常显著。但是到了5月份之后，黑麦草便渐渐消亡，其他草种也会迅速地生长起来。此外，在生态修复施工中，加入一年生植物田菁（Sesbania cannabina），利用其生长迅速快的优势，可实现快速复绿效果，同时，也为其他植物的生长创造了有利条件。田菁退去之后，其他植物便长了起来，并形成稳定的群落，从而实现生态修复效果。

3.4 生物砖排水技术

生物砖排水技术为国家新型专利，具有生态景观效果好、生态功能强、多用途等特点。其施工便捷，在交通不便的山体上施工，优越性更加突出；可以干砌，在雨天照常能够施工，施工成本低；在填方松软的边坡上可以整体沉降而不至于因边坡沉降而产生断裂；还可重复使用，避免造成材料浪费。其方法是，采用多孔生物砖砌成排水沟，在预留的生物砖孔内注满含草籽的营养土，草籽发芽长出小草后，便会覆盖生物砖砌体，形成一条绿色排水沟，与周边环境融为一体，避免了浆砌片石排水沟对生态景观造成的负面影响，还可减少雨水损失，从而有利于土壤保墒及植物的生长。生物砖是利用采石场的废渣制作的，造价低廉。

3.5 动态采种利用技术

该矿山群生态修复施工历时13年，喷播所用的植物种子较多。经观察，往年已喷播的草本植物中，类芦、田菁、糖蜜草(Melinis minutiflora）等结籽量甚多，在研究和掌握这些草种的生长习性、种子生产特征的基础上，可准确地把握这些草种的成熟期，及时组织人工采收，用于生态修复喷播施工。采收的草种新鲜，发芽率、发芽势均很高，确保了生态修复施工中的优良种源。此外，无须像市场上销售的草种那样，纯度、净度要求高，由于是自收自用，所以草种中可以夹杂一些穗秆等，这样有利于草种的发芽生长。

3.6 山塘水源自流滴灌技术

从水土生态理论看，矿山的生态修复关键是解决水、土、植被三大问题。第一，施工及养护用水；第二，由于矿山岩石居多，需要备好种植土；第三，选择适宜的植物种类。水径矿山群生态修复中，因地制宜地利用了山脚下的一座山塘，将山塘的水，用水泵提到山顶上砌筑的蓄水池，再将蓄水池与石质边坡上的滴灌系统相连通，形成了自流灌溉系统，确保了边坡生态修复养护用水。自流滴灌养护，节水、省工、效果好。

4 结 语

在矿山生态修复中草本植物具有不可或缺性，特别是在生态修复初期，草本植物可保持水土，为后续乔灌木生长及野生植物繁衍创造相对较好的立地条件；草是生态修复的先锋植物和植物群落的重要组成部分。草本植物的研发与创新，在本项目生态修复工程中起到了关键作用。创新的落脚点在于工程成本的降低和成效的提高。该生态修复工程历时13年，经济社会发生了巨大的变化，生态修复工程的成本如人工、肥料、燃油等价格增长了数倍，只有通过技术创新才可以提高生态修复施工效率，降低成本，并确保生态修复成效。可以说，是现实需求推动了技术创新。

（作者工作单位：1.深圳市大自然生态园林技术有限公司；2.深圳市鸥富创展投资有限公司）

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